植入式无线电能接收及传输信号电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种植入式无线电能接收及传输信号电路，包括：接收端线圈电感、接收端调谐电容、整流器、由两个信号调制开关和反相器构成的开关调制电路、第一负载供压电路和第二负载供压电路，通过数字调制信号本身来选择开关，对接收端电感的两路不同阻抗的负载电路的切换，从而实现接收端电感的负载调制；并且，无论数字调制信号为‘1’还是‘0’，总有一路驱动负载电路有效，所以负载调制的整个期间都没有功耗的浪费，保证了在对体外传输数据的同时实现高效的电能接收，满足了植入式仪器要尽可能的省功耗的要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于植入式医疗电子
，具体涉及一种集成无线电能接收和传输信号功能的植入式电路。
技术介绍
集成电路的发展使得越来越多的植入式医疗仪器可以 通过电路芯片来实现，比如人体的肌肉和神经刺激器、神经数据记录器、视网膜刺激器等。通常，这些植入式医疗仪器都会有两个共同的要求一个是电源，另一个是对体外传输数据。目前，植入式医疗仪器所需的电源可以通过公知的电磁感应形式的无线电能传输来实现，也就是由体外的发射端电感线圈和体内的接收端电感线圈耦合来传输能量，这种无线电能传输利用电磁场穿透皮肤，避免了使用电线刺穿皮肤而对患者产生的不适。另一方面，植入式医疗仪器也需要把记录到的信号通过无线传输传到体外，这可以通过公知的负载调制(load modulation)来完成。负载调制的本质是改变体内接收端电感的负载，这样通过电感稱合就可以改变体外发射端电感的等效阻抗，从而实现ASK (Amplitude ShiftKeying,幅移键控)调制的信号。当下，先进的植入式医疗仪器所采取的解决方案是用一对耦合的电感线圈来同时实现无线供能和传输信号，即复用一个电感耦合通路。例如在 Z. Tang 等人的题为 “Data transmission from an implantablebiotelemeter by load-shift keying using circuit configuration modulator，，(记载于 IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 42, No. 5,1995)的文章中公开了一种植入式无线电源接收及传输信号的电路，包括交直流转换器(也称之为整流器rectifier)、稳压模块(voltage regulator)、和信号调制开关(switch),及要被驱动的负载电路(load circuit),其中,在接收端电感的两端并联一个信号调制开关,通过闭合开关来旁路接收端电感从而改变接收端电感的负载，但旁路电流会弓I入功耗的损失。再例如在G. Wang 等人的题为 “Design and analysis of an adaptivetranscutaneous power telemetry for biomedical implants，，(记载于 IEEETransactionson Circuits and Systems-I, Vol. 52, No. 10,2005)的文章中公开了另一种植入式无线电源接收及传输信号的电路，同样包括交直流转换器(也称之为整流器rectifier)、稳压模块(voltage regulator)、和信号调制开关(switch),及要被驱动的负载电路(loadcircuit)，其中，在整流器模块的输出加入了一个串联的信号调制开关，通过打开开关来开路接收端电感的负载电路，但开路状态会切断到负载电路的电流，这时功耗浪费在接收端电感上。可见，上述的两种电路解决方案在传输信号的过程中都产生了相当大的功耗的浪费，这对于植入式电子产品是不利的。
技术实现思路
本技术提供了一种植入式无线电能接收及传输信号电路，能够减少或避免功耗浪费，从而解决现有技术中存在的问题。一种植入式无线电能接收及传输信号电路，包括电感电容谐振电路、整流器、开关调制电路、第一负载供压电路和第二负载供压电路，其中，所述电感电容谐振电路由ー个接收端线圈电感和ー个接收端调谐电容并联构成；所述开关调制电路由两个并联的信号调制开关和ー个反相器构成，所述两个并联的信号调制开关为第一信号调制开关和第二信号调制开关，第一信号调制开关的控制端和第二信号调制开关的控制端通过反相器相连，且第一信号调制开关的控制端接入数字调制信号；所述第一负载供压电路包括由串联的第一稳压器和第一负载电路构成的第一电路、以及与所述第一电路并联的第一滤波电容；所述第二负载供压电路包括由串联的第二稳压器和第二负载电路构成的第二电路、以及与所述第二电路并联的第二滤波电容；其中，所述电感电容谐振电路与所述整流器的交流输入端连接，所述整流器的正输出端与第一信号调制开关的一端、第二信号调制开关的一端均相连，第一信号调制开关 的另一端同时与第一滤波电容的正极和第一稳压器的输入端相连，第二信号调制开关的另一端同时与第二滤波电容的正极和第二稳压器的输入端相连，第一稳压器的输出端接第一负载电路的一端，第二稳压器的输出端接第二负载电路的一端，所述整流器的负输出端既与第一滤波电容的负极、第一负载电路的另一端相连，又与第二滤波电容的负极、第二负载电路的另一端相连。优选第一负载电路和第二负载电路的阻抗不同，这样就可以在切換第一负载电路和第二负载电路的时候改变接收端电感的负载来实现负载调制。本技术中，所述第一负载供压电路和第二负载供压电路相互独立，即第一稳压器的输出电压可以大于、等于或小于第二稳压器的输出电压。本技术的植入式无线电能接收及传输信号电路运行的工作原理如下接收端线圈电感和接收端调谐电容并联谐振于体外发射端电路中功率放大器输出信号的载波频率，产生ー个交流电压；交流电压输入到整流器，整流器的正端输出由开关选择驱动两路不同阻抗的负载电路，一路经第一信号调制开关接第一滤波电容和第一稳压器的输入，并由第一稳压器的输出驱动第一负载电路；另一路经第二信号调制开关接第二滤波电容和第二稳压器的输入，并由第二稳压器的输出驱动第二负载电路。第一信号调制开关和第二信号调制开关的选择通过开关调制电路来进行控制。当数字调制信号为‘I’时，第一信号调制开关闭合，同时调制信号‘I’经过反相器转变成‘0’，关断第二信号调制开关，整流器的输出通过第一信号调制开关连通第一滤波电容的正极和第一稳压器的输入端，而第一稳压器的输出只驱动第一负载电路；而当数字调制信号为‘0’时，第一信号调制开关关断，同时调制信号‘0’经过反相器变成‘I’，闭合第二信号调制开关，整流器的输出通过第二信号调制开关连通第二滤波电容的正极和第二稳压器的输入端，而第二稳压器的的输出只驱动第二负载电路。可见，本电路中可以通过数字调制信号本身来选择开关，从而实现对两路负载电路的选择。而且，无论数字调制信号为‘I’还是‘0’，总有一路负载电路被驱动，这样在传输信号的同时就可以保持高效率的电能接收，避免了传输信号期间功耗的浪费。与现有技术相比，本技术的植入式无线电能接收及传输信号电路具有以下有益的技术效果可以通过数字调制信号本身来选择开关，对接收端电感的两路不同阻抗的负载电路的切换，从而实现接收端的负载调制；而且，对应数字调制信号的‘I’或‘0’，总有一路驱动负载电路有效，所以负载调制的整个期间都没有功耗的浪费。因此，本技术避免了在负载调制期间对电能接收的影响，保证了在对体外传输数据的同时实现高效的电能接收，满足了植入式仪器要尽可能的省功耗的要求。本技术的植入式无线电能接收及传输信号电路可以很方便地应用在RFID和无线传感器的系统中。附图说明图I是采用现有的一种植入式无线电能接收及传输信号电路的植入式仪器的电路不意图。图2是采用现有的另一种植入式无线电能接收及传输信号电路的植入式仪器的电路不意图。 图3是采用本技术的植入式无线电能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植入式无线电能接收及传输信号电路，其特征在于，包括：电感电容谐振电路、整流器、开关调制电路、第一负载供压电路和第二负载供压电路，其中，所述电感电容谐振电路由一个接收端线圈电感和一个接收端调谐电容并联构成；所述开关调制电路由两个并联的信号调制开关和一个反相器构成，所述两个并联的信号调制开关为第一信号调制开关和第二信号调制开关，第一信号调制开关的控制端和第二信号调制开关的控制端通过反相器相连，且第一信号调制开关的控制端接入数字调制信号；所述第一负载供压电路包括：由串联的第一稳压器和第一负载电路构成的第一电路、以及与所述第一电路并联的第一滤波电容；所述第二负载供压电路包括：由串联的第二稳压器和第二负载电路构成的第二电路、以及与所述第二电路并联的第二滤波电容；其中，所述电感电容谐振电路与所述整流器的交流输入端连接，所述整流器的正输出端与第一信号调制开关的一端、第二信号调制开关的一端均相连，第一信号调制开关的另一端同时与第一滤波电容的正极和第一稳压器的输入端相连，第二信号调制开关的另一端同时与第二滤波电容的正极和第二稳压器的输入端相连，第一稳压器的输出端接第一负载电路的一端，第二稳压器的输出端接第二负载电路的一端，所述整流器的负输出端既与第一滤波电容的负极、第一负载电路的另一端相连，又与第二滤波电容的负极、第二负载电路的另一端相连。...

【技术特征摘要】
1.一种植入式无线电能接收及传输信号电路，其特征在于，包括电感电容谐振电路、整流器、开关调制电路、第一负载供压电路和第二负载供压电路，其中，所述电感电容谐振电路由一个接收端线圈电感和ー个接收端调谐电容并联构成；所述开关调制电路由两个并联的信号调制开关和ー个反相器构成，所述两个并联的信号调制开关为第一信号调制开关和第二信号调制开关，第一信号调制开关的控制端和第二信号调制开关的控制端通过反相器相连，且第一信号调制开关的控制端接入数字调制信号；所述第一负载供压电路包括由串联的第一稳压器和第一负载电路构成的第一电路、以及与所述第一电路并联的第一滤波电容；所述第二负载供压电路包括由串联的第二稳压器和第二负载电路构成的第二电路、以及与...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹磊，
申请(专利权)人：邹磊，
类型：实用新型
国别省市：